(57)【要約】【課題】簡単且つ安価な構成で、電力変換回路、共振回路および誘導コイルへのストレスが小さく、かつ、無電極放電灯を確実に始動させることのできる無電極放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】無電極放電ランプ１に近接配置される誘導コイル２または電力変換回路３の電圧または電流を検出手段６により検出し、その検出値と指示値発生手段７の出力値に応じて、駆動回路５による電力変換回路３のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を変化させる制御回路８を備え、前記制御回路８は、駆動回路５と検出手段６との間に時定数が異なる複数のフィードバック系ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，…，ＦＢｎと、これら複数のフィードバック系を選択する選択手段９を備え、選択手段９は無電極放電ランプ１の始動時の状態に応じてフィードバック系を選択するようにした。【選択図】図１
2005135620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電極放電ランプの近傍に巻回される誘導コイルと、前記誘導コイルに電力を供給する電力変換回路と、前記電力変換回路に電力を供給する電源回路と、前記電力変換回路のスイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記誘導コイルまたは前記電力変換回路の電圧または電流を検出する検出手段と、指示値発生手段と、前記検出手段と前記指示値発生手段の出力値に応じて前記駆動回路によるスイッチング素子の駆動周波数を変化させる制御回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記制御回路は、駆動回路と検出手段との間に時定数が異なる複数のフィードバック系と、これら複数のフィードバック系を選択する選択手段を備え、前記選択手段は前記無電極放電ランプの始動時の状態に応じてフィードバック系を選択するようにしたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記選択手段は、始動または再始動の直後は第１のフィードバック系を選択し、その後、第１のフィードバック系よりも時定数の大きい第２のフィードバック系を選択することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記選択手段は、高温時は第１のフィードバック系を選択し、低温時は第１のフィードバック系よりも時定数の大きい第２のフィードバック系を選択することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記選択手段は、指示値発生手段の出力の時間的変化が大きいときは第１のフィードバック系を選択し、指示値発生手段の出力の時間的変化が小さいときは第１のフィードバック系よりも時定数の大きい第２のフィードバック系を選択することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記選択手段は、誘導コイルの印加電圧が低いときは第１のフィードバック系を選択し、誘導コイルの印加電圧が高いときは第１のフィードバック系よりも時定数の大きい第２のフィードバック系を選択することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
フィードバック系の入力に対する駆動周波数の割合である寄与率は、時定数の大きいフィードバック系よりも時定数の小さいフィードバック系の方が大きく設定されていることを特徴とする請求項１〜５記載のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記選択手段は、フィードバック系の入力に対する駆動周波数の割合である寄与率を変化させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備えることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に放電ガスを封入した透光性のバルブに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯点灯装置及びこれを用いた照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の無電極放電灯点灯装置の例として、例えば特開平６−１８８０９１号公報（特許文献１）に開示されているものがある。本従来例は、誘導コイルによって発生する高周波電磁界の作用により無電極放電ランプを発光させるものであって、直流電源電圧から高周波電圧を発生せしめる電力変換回路と、電力変換回路の出力に接続された誘導コイルとからなる。電力変換回路は、直流電源電圧を高周波でスイッチングするスイッチング回路と、スイッチング回路の出力に接続された共振回路とを備える。この無電極放電灯点灯装置の制御回路は、前記共振回路の電圧を検出する検出手段と、検出手段の検出結果に応じてスイッチング素子の制御電圧に影響を及ぼす制御手段を備えている。すなわち、点弧開始時に共振回路内に比較的高い電圧が発生すると、スイッチング素子のオン期間を短縮する方向に制御され、スイッチング回路の動作周波数が上昇し、共振回路の電圧が低下する。これにより、無電極放電灯点灯装置の始動時において、点弧電圧の振幅を制限することができ、回路の電圧及び電流の振幅が過剰な値に達しないとともに、比較的動作寿命が長く、比較的廉価な部品を使用することが出来る。
【特許文献１】特開平６−１８８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
無電極放電灯点灯装置においては、誘導コイルによって発生した高周波電磁界を効率良く無電極放電ランプに伝達するために、誘導コイルは無電極放電ランプの近傍に配設する必要がある。このため、誘導コイルは無電極放電ランプの点灯中プラズマからの熱を受けて高温状態となる。これにより、誘導コイルによる高周波電磁界をより高めるために配設された磁性体の特性により、誘導コイルのインダクタンス値は減少することがある。また、電力変換回路もそれ自体の損失や無電極放電ランプからの熱を受けて電力変換回路内の誘導性素子のインダクタンス値も減少することがある。
【０００４】
このような状態で、無電極放電ランプを消灯し、高温状態のまま短期間で再点弧を行うような場合、前記インダクタンス値の変化により、電力変換回路および誘導コイルを含めた共振回路の共振周波数は上昇する場合がある。このため、通常の状態で設定した電力変換回路の動作周波数では、誘導コイルへ出力される電圧が過大な状態で再点弧が開始される。このように発生した過大な電圧は、パルス状の高電圧となり、電力変換回路や誘導コイルなどに過大なストレスを生じ、無電極放電灯点灯装置の寿命を短縮する恐れがある。
【０００５】
また、誘導コイルや電力変換回路内の誘導性素子の温度が高い状態では、誘導コイルや誘導性素子に流すことのできる電流値が制限され、それ以上の電流値を流すと磁束の飽和が起き、インダクタンス値の低下が起こる。これは、誘導コイルに電圧を印加する動作が始まってから印加電圧がある値以上になった後に起こり、前記と同様に共振周波数の上昇に伴う過大なストレスが発生する。
【０００６】
このように、点弧の開始時および点弧開始後誘導コイルへの印加電圧が一定値以上になった時の２つのモードで過大な電圧が発生する場合がある。この過大な電圧は、パルス状の高電圧となり、電力変換回路や誘導コイルなどに過大なストレスを生じ、無電極放電灯点灯装置の寿命を短縮する恐れがある。
【０００７】
前述した従来例（特許文献１）では、誘導コイルへ出力する電圧を時間とともにスイープ状に増大させ、一定電圧になると保持する機構を有している。このような場合は、誘導コイルへの出力電圧を安定化させるために、比較的大きな時定数のフィードバック系を用いて、系の安定性を重視した設計となる。
【０００８】
しかし、上記したように、インダクタンス値の減少によって発生するパルス状の高電圧はきわめて短い期間に高電圧に達するため、前述した安定性を重視したフィードバック系ではパルス状の高電圧を抑制することが困難である。
【０００９】
さらに、安定性を重視した時定数の大きなフィードバック系に加えて、前述したパルス状の高電圧に対応した時定数の小さいフィードバック系を、単に並列に接続したような構成とすることが考えられる。しかし、スイープ状に電圧を変化させる時定数が０．１ミリ〜ミリ秒単位の時定数を有するのに対し、パルス状の高電圧の時定数は１マイクロ秒単位の時定数となり、大きな時定数の差を持つ。それぞれに対応した時定数の系を単に並列に接続した場合、この時定数の差により、それぞれ系が通常動作するのを他の系が邪魔するような事態が発生する。例えば、通常のスイープ状の電圧上昇に対し、パルス状の電圧を抑制するためのフィードバック系が動作すると、スイープ状の電圧上昇が抑えられ、ランプ点灯しない電圧で長い時間動作し、無電極放電灯が点灯しないか、電力変換回路に過大なストレスがかかるような事態となる。この事態を回避するために、パルス状の電圧を抑えるためのフィードバック系の働きを弱めると、パルス状の電圧が発生した場合に、十分な抑止力が働かず、誘導コイルや電力変換回路に印加されるストレスが大きくなる問題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で、電力変換回路、共振回路および誘導コイルへのストレスが小さく、かつ、無電極放電灯を確実に始動させることのできる安価で簡易な無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、無電極放電ランプ１の近傍に巻回される誘導コイル２と、前記誘導コイル２に電力を供給する電力変換回路３と、前記電力変換回路３に電力を供給する電源回路４と、前記電力変換回路３のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する駆動回路５と、前記誘導コイル２または前記電力変換回路３の電圧または電流を検出する検出手段６と、指示値発生手段７と、前記検出手段６と前記指示値発生手段７の出力値に応じて前記駆動回路５によるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を変化させる制御回路８とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記制御回路８は、駆動回路５と検出手段６との間に時定数が異なる複数のフィードバック系ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，…，ＦＢｎと、これら複数のフィードバック系を選択する選択手段９を備え、前記選択手段９は前記無電極放電ランプ１の始動時の状態に応じてフィードバック系を選択するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、時定数が異なる複数のフィードバック系と、これら複数のフィードバック系を選択する選択手段を備え、無電極放電ランプの始動時の状態に応じてフィードバック系を選択するようにしたので、誘導コイルにパルス状の高電圧が印加される場合や、誘導コイルに印加される電圧をスイープ状に増大させていきたい場合などの状態によって、時定数の異なるフィードバック系を用いることができ、誘導コイルに適切な電圧を印加し、無電極放電ランプを確実に点灯することが出来るようになるとともに、誘導コイルや電力変換回路などにかかるストレスを低減することが出来、信頼性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
【００１３】
請求項２の発明によれば、始動または再始動の直後は時定数の小さいフィードバック系を選択し、その後、時定数の大きいフィードバック系を選択するようにしたから、始動または再始動の直後は過大な電圧に対して短時間で抑制することが出来、その後は、ノイズに影響されることなく安定した点灯動作が可能となる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、高温時は時定数の小さいフィードバック系を選択し、低温時は時定数の大きいフィードバック系を選択するようにしたから、前述した誘導コイルなどのインダクタンス素子の値の低下が起きやすい高温時に時定数の小さなフィードバック系を選択することが出来、過大な電圧に対して短時間で抑制することが出来、より信頼性が高い無電極放電灯点灯装置を得ることができる。また、インダクタンス素子の値の低下が起きにくい低温時には時定数の大きなフィードバック系を用いることで、無電極放電ランプの始動しにくくなる低温時に点弧開始時から安定した電位で誘導コイルに電位を印加することが出来るようになり、低温における無電極放電ランプの始動性を向上することが可能となる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、指示値発生手段の出力の時間的変化が大きいときは時定数の小さいフィードバック系を選択し、指示値発生手段の出力の時間的変化が小さいときは時定数の大きいフィードバック系を選択するようにしたから、指示値発生手段の出力の時間的変化が大きく誘導コイルに印加される電圧の変化が大きい場合には、時定数の小さいフィードバック系を選択することが出来、誘導コイルの印加電圧の速い変化に対しても追随することが可能となる。また、指示値発生手段の出力の時間的変化が小さい場合には、系が不安定になりやすいが、それを防ぐことが可能となり、安定性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明によれば、誘導コイルの印加電圧が低いときには時定数の大きなフィードバック系を選択し、誘導コイルの印加電圧が高いときには時定数の小さなフィードバック系を選択するようにしたから、無電極放電灯点灯装置の回路素子などの電流・電圧の印加ストレスに余裕のある誘導コイル印加電圧が低い場合には、より安定性を重視した制御を行うことで誘導コイル印加電圧を滑らかに変化させ、電流・電圧の印加ストレスに余裕の小さい誘導コイル印加電圧が高い場合には、応答速度を高め、小さな誘導コイル印加電圧上昇の兆候を捕らえてそれを抑制し、電流・電圧の印加ストレスの増大を低減することが可能となる。これにより、無電極放電灯点灯装置の回路素子に印加されるストレスを低減することが可能となるので、素子耐性を低減し、安価で小型な無電極放電灯点灯装置を得ることが可能となる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、フィードバック系の入力に対する駆動周波数の割合である寄与率は、時定数の大きいフィードバック系よりも時定数の小さいフィードバック系の方が大きく設定されているので、すばやい反応を求められる時定数の小さいフィードバック系の動作時には、駆動周波数を変化させる割合を増大させることができ、より小さな電圧又は電流の印加ストレスの増大に対してそれを抑制するように対応することが可能となる。
【００１８】
請求項７の発明によれば、それぞれのフィードバック系の寄与率を変化させることでフィードバック系の実質的な選択を行うことができる。すなわち、あるフィードバック系の寄与率を大きくすることで、系全体のフィードバックの時定数が、実質的にそのフィードバック系の時定数に近づくので、時定数の異なるフィードバック系を切り替えたのと同様な効果が得られる。また、スイッチング素子などによってフィードバック系を切り替える必要が無くなり、切り替えの際の不連続な制御による波形の乱れを防止することが出来、安定性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に本発明の好ましい実施の形態を示す。この点灯装置は、内部に放電ガスを封入した透光性材料よりなる無電極放電ランプ１と、前記無電極放電ランプの近傍に巻回される誘導コイル２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を含み前記誘導コイル２に電力を供給する電力変換回路３と、前記電力変換回路３に電力を供給する電源回路４と、前記スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する駆動回路５と、前記誘導コイル２または前記電力変換回路３の電圧または電流を検出する検出手段６と、指示値発生手段７と、前記検出手段６と前記指示値発生手段７の出力値に応じて前記駆動回路５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を変化させる制御回路８とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記制御回路８に、第１から第ｎになるにしたがって時定数が大きくなる複数のフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢｎを有し、これらＦＢ１〜ＦＢｎのいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設け、前記選択手段９は前記無電極放電ランプ１の始動時にフィードバック系を選択することを特徴とする。
【００２０】
このように、制御回路８に、第１から第ｎになるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系を有し、これらＦＢ１〜ＦＢｎのいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設けたことにより、誘導コイル２に印加される電圧にパルス状の高電圧が印加される場合や、誘導コイル２に印加される電圧をスイープ状に変化させていきたい場合などの状態によって、時定数の異なるフィードバック系を選択して用いることが出来、誘導コイル２に適切な電圧を印加し、無電極放電ランプ１を確実に点灯することが出来るようになるとともに、誘導コイル２や電力変換回路３などにかかるストレスを低減することが出来、信頼性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
【００２１】
図１において、電力変換回路３は、スイッチング回路１０と共振回路１１よりなる。スイッチング回路１０はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路よりなり、電源回路４の直流電圧を両端に印加されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は駆動回路５により交互にオン・オフされる。スイッチング素子Ｑ２の両端には、インダクタＬ１とコンデンサＣ１の直列回路を介してコンデンサＣ２と誘導コイル２の並列回路が接続されている。誘導コイル２はインダクタＬ２として作用する。共振回路１１の構成は図示されたものに限定されるものではない。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン・オフされることにより、電源回路４からの直流電圧が矩形波状の高周波電圧に変換されて共振回路１１に印加され、共振回路１１のＬＣ共振作用により正弦波状の高周波電圧に変換されて、誘導コイル２に高周波交流電圧が印加される。
【００２２】
ここで、図１の駆動回路５は、例えばコンデンサの充放電回路と電圧比較器を用いた発振回路を有しているものとする。つまり、所定の充電時定数でコンデンサを充電し、コンデンサの電圧が第１の基準電圧に達すると電圧比較器の出力が反転する。その後、所定の放電時定数でコンデンサを放電し、コンデンサの電圧が第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧に達すると電圧比較器の出力が再び反転する。その後、所定の時定数でコンデンサが充電される動作を繰り返す。これにより、電圧比較器の出力には矩形波電圧が得られる。この矩形波電圧により、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせている。
【００２３】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はＭＯＳＦＥＴで構成されているが、バイポーラトランジスタに逆方向ダイオードを並列接続したものを用いても良い。低電位側のスイッチング素子Ｑ２のソース側には電流検出抵抗Ｒｓが直列に挿入されている。電流検出抵抗Ｒｓは微小抵抗よりなり、スイッチング素子Ｑ２の主電極（ドレイン・ソース）間に流れる電流に応じた電圧降下を生じる。検出手段６は電流検出抵抗Ｒｓの両端電圧をオペアンプなどにより増幅するなどして、電力変換回路３のスイッチング電流を検出する。
【００２４】
フィードバック系ＦＢ１は例えばＣＲ積分回路のようなローパスフィルタ回路であり、その時定数に応じて検出手段６の検出出力を時間積分することにより平均値を求める。時定数の大きいフィードバック系ＦＢｎを用いると、検出値が増減しても平均値は直ぐには増減しないので、制御の応答速度が遅くなる。時定数の小さいフィードバック系ＦＢ１を用いると、検出値が増減すると平均値は直ぐに増減するので、制御の応答速度が速くなる。
【００２５】
指示値発生手段７は基準電圧源であり、例えば、制御電源電圧を定電圧化したうえで、分圧抵抗により分圧して基準電圧を発生させるような回路である。この指示値発生手段７から出力される基準電圧は調光制御のために増減可能としても良い。また、始動時から安定点灯時に移行するにつれてスイープ状に変化するようにしても良い。
【００２６】
指示値発生手段７の出力は制御目標として制御回路８の比較手段１２に入力されている。比較手段１２の他方の入力には、検出手段６の出力値をフィードバック系により平均化した電圧が入力され、指示値発生手段７の指示値と一致するように駆動回路５のコンデンサの充放電の時定数あるいは第１又は第２の基準電圧を変化させることによりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のＯＮ・ＯＦＦの周波数を変化させている。比較手段１２としてはオペアンプのような差動アンプを用いても良く、その場合、フィードバック系ＦＢ１〜ＦＢｎは差動アンプの外付けＣＲ素子（例えば、帰還インピーダンス）としても良い。
【００２７】
なお、図１の例では、検出手段６はスイッチング素子Ｑ２の主電極に流れる電流を検出しているが、誘導コイル２または前記電力変換回路３の電圧または電流を検出するものであれば検出箇所、検出方法は限定されない。
【００２８】
例えば、共振回路１１の電流を検出するには、検出対象となるインダクタンス素子又はキャパシタンス素子にカレントトランスを直列に挿入して電流を検出する。あるいは微小な抵抗を直列に接続し、抵抗の両端電圧をオペアンプにより増幅することにより、電流を検出する。また、共振回路１１の電圧を検出するには、例えば、検出対象となるインダクタンス素子又はキャパシタンス素子に高インピーダンスの抵抗分圧回路を並列接続して、電圧を検出する。あるいはインダクタンス素子に２次巻線を設けて、２次巻線出力により電圧を検出するようにしても良い。
【００２９】
また、スイッチング回路１０の構成については、交互にオン・オフされる２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列接続したハーフブリッジ回路に限らず、一石式のスイッチング回路を用いても良いし、４個のスイッチング素子によりフルブリッジ回路を構成し、対角方向のスイッチング素子を交互にオン・オフさせることで直流電源電圧を高周波交流電圧に変換するような構成を用いても構わない。
【００３０】
また、電源回路４として、図１の回路では商用交流電源Ｖｓを整流ブリッジＤＢにより全波整流して、インダクタＬ３とスイッチング素子Ｑ３とダイオードＤ３よりなる昇圧チョッパ回路１３を介して平滑コンデンサＣ３に直流電圧を得る構成を用いている。図中、１４は力率改善制御回路であり、昇圧チョッパ回路１３のスイッチング素子Ｑ３を高周波でオン・オフさせることで、商用交流電源Ｖｓからの入力電流の休止期間を低減するように動作する。もちろん、電源回路４の構成は図１に例示した構成に限定されるものではなく、降圧チョッパ回路や昇降圧チョッパ回路のほか、電池を直列または並列に接続した回路や、スイッチング型以外の任意の電源回路を用いても良い。
【００３１】
無電極放電ランプ１の断面構造を図９に例示する。この無電極放電ランプ１は、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入された透光性の材料よりなる略球形状のバルブ２０の中央部に、下方に開口する断面凹形状の空洞部２１を有している。この空洞部２１には、放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイル２が収納されている。また、誘導コイル２が巻回される磁性材料で円筒状のコア２２と、コア２２の内側に配置されてコア２２と接触する熱伝導性材料よりなる放熱部材２３を備えている。バルブ２０の内側には蛍光体２４が塗布されている。蛍光体２４は気化した水銀の放電により発生した紫外線を可視光に変換するものである。
【００３２】
図１の無電極放電灯点灯装置は、例えば、図１０に示すような照明装置として利用することができる。無電極放電ランプ１は一般的に数十ＭＨｚの高周波で駆動されるので、ランプからの輻射ノイズを吸収するために金属メッシュ等のシールドカバー２５で覆われている。２６は誘導コイル２を支える基台であり、２７は点灯回路である。
【００３３】
以下、本発明の種々の実施例について説明するが、各実施例における基本的な構成については図１、図９、図１０において説明したものと同様であるから、基本的機能が実質的に同様の部位については同一の符号を付し、共通する部分については重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００３４】
図２に本発明の実施例１を示す。本実施例は、請求項２の構成に対応するものであり、前記制御回路８に、第１から第３になるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３を有し、これらＦＢ１〜ＦＢ３のいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設け、前記選択手段９は、始動または再始動直後は第１のフィードバック系ＦＢ１を選択し、その後、第２のフィードバック系ＦＢ２を選択し、さらにその後、第３のフィードバック系ＦＢ３を選択することを特徴とする。
【００３５】
これにより、始動または再始動直後の電力変換回路３の動作開始時には、時定数の小さなフィードバック系ＦＢ１を選択することができる。このため、誘導コイル２などのインダクタンス素子の値が低下し、誘導コイル２を含めた電力変換回路３の共振回路１１の共振周波数は上昇し、通常の状態で設定した電力変換回路３の動作周波数では、誘導コイル２へ出力される電圧が過大な状態で再点弧が開始されるような状態においても、過大な電圧に対して短時間で抑制することが出来、より信頼性が高い無電極放電打点灯装置を得ることができる。
【００３６】
また、より大きな時定数のフィードバック系ＦＢ２又はＦＢ３が選択されたときは、スイープ状の電圧上昇により、誘導コイル２に高い電圧が印加されている状態であり、このような状態において、より大きい時定数のフィードバック系による安定した電圧供給がされるようになる。高い印加電圧の状態では、誘導コイル２および電力変換回路３における素子マージンが小さくなっており、ノイズなどによってフィードバック系が乱され、より高い電圧を印加するようなことになると、無電極放電灯点灯装置を破壊しやすくなる。したがって、このような高い印加電圧の状態では、大きい時定数のフィードバック系を用いることで、高い印加電圧による誘導コイル２などのノイズ増大によってフィードバック系が乱されることを防ぐことが可能になる。
【実施例２】
【００３７】
図３に本発明の実施例２を示す。本実施例は、請求項３の構成に対応するものであり、前記制御回路８に、第１から第３になるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３を有し、これらＦＢ１〜ＦＢ３のいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設けるとともに、さらに、本実施例では、温度検出手段１３を備え、誘導コイル２の温度を検出している。前記選択手段９は、温度検出手段１３の検出出力を受けて、高温時は第１のフィードバック系ＦＢ１を選択し、低温時は第２のフィードバック系ＦＢ２を選択し、さらにより低温時には第３のフィードバック系ＦＢ３を選択することを特徴とする。
【００３８】
これにより、前述した誘導コイル２などのインダクタンス素子の値の低下が起きやすい高温時に時定数の小さなフィードバック系ＦＢ１を前もって選択することが出来、誘導コイル２を含めた電力変換回路３の共振回路１１の共振周波数が上昇し、通常の状態で設定した電力変換回路３の動作周波数では、誘導コイル２へ出力される電圧が過大な状態で再点弧が開始されるような状態においても、過大な電圧に対して短時間で抑制することが出来、より信頼性が高い無電極放電灯点灯装置を得ることができる。
【００３９】
また、インダクタンス素子の値の低下が起きにくい低温時には時定数の大きなフィードバック系ＦＢ２又はＦＢ３を用いることで、無電極放電ランプ１の始動しにくくなる低温時に点弧開始時から安定した電位で誘導コイル２に電位を印加することが出来るようになり、低温時における無電極放電ランプ１の始動性を向上することが可能となる。
【実施例３】
【００４０】
図４に本発明の実施例３を示す。本実施例は、請求項４の構成に対応するものであり、前記制御回路８に、第１から第３になるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３を有し、これらＦＢ１〜ＦＢ３のいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設け、また、指示値発生手段７の出力の時間的変化の大小を判定する変化検出手段１４を設けて、前記選択手段９は、指示値発生手段７の出力の時間的変化が大きいときには第１のフィードバック系ＦＢ１を選択し、指示値発生手段７の出力の時間的変化が小さいときには第２のフィードバック系ＦＢ２を選択し、指示値発生手段７の出力の時間的変化がさらにより小さいときには第３のフィードバック系ＦＢ３を選択することを特徴とする。
【００４１】
これにより、指示値発生手段７の出力の時間的変化が大きく誘導コイル２に印加される電圧の変化が大きい場合には、時定数の小さいフィードバック系を選択することが出来、誘導コイル２の印加電圧の速い変化に対しても追随することが可能となる。また、指示値発生手段７の出力の時間的変化が小さい場合には、系が不安定になりやすいが、それを防ぐことが可能となり、安定性の高い無電極放電打点灯装置を得ることが可能となる。
【実施例４】
【００４２】
図５に本発明の実施例４を示す。本実施例は、請求項５の構成に対応するものであり、前記制御回路８に、第１から第３になるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３を有し、これらＦＢ１〜ＦＢ３のいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設け、前記選択手段９は、誘導コイル印加電圧が高いときには第１のフィードバック系ＦＢ１を選択し、誘導コイル印加電圧が低いときには第２のフィードバック系ＦＢ２を選択し、誘導コイル印加電圧がさらにより低いときには第３のフィードバック系ＦＢ３を選択することを特徴とする。
【００４３】
これにより、無電極放電灯点灯装置の回路素子などの電流・電圧の印加ストレスに余裕の有る誘導コイル印加電圧が低い場合には、より安定性を重視した制御を行うことで誘導コイル印加電圧を滑らかに変化させることができる。また、電流・電圧の印加ストレスに余裕の小さい誘導コイル印加電圧が高い場合には、応答速度を高め、小さな誘導コイル印加電圧上昇の兆候を捕らえてそれを抑制し、電流・電圧の印加ストレスの増大を低減することが可能となる。
【００４４】
本実施例によれば、無電極放電灯点灯装置の回路素子に印加される電流ストレス、電圧ストレスのピークを低減することが可能となるので、素子耐性を低減し、安価で小型な無電極放電灯点灯装置を得ることが可能となる。
【００４５】
なお、図示された例では、指示値発生手段７から出力される指示値の大小を用いて選択手段９を切り替えているが、誘導コイル印加電圧を直接検出して、その検出結果に応じて選択手段９を切り替えても良い。
【実施例５】
【００４６】
図６に本発明の実施例５を示す。本実施例は、請求項６の構成に対応するものであり、前記制御回路８に、第１から第３になるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３を有し、これらＦＢ１〜ＦＢ３のいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９を設け、時定数の大きいフィードバック系よりも時定数の小さいフィードバック系の方が寄与率が大きく設定されていることを特徴とする。
【００４７】
ここで寄与率とは、前記検出手段６と前記指示値発生手段７の出力値に応じて前記駆動回路５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を変化させる際に、それぞれのフィードバック系がある入力を得たときに結果として駆動周波数を変化させる割合を示す。寄与率が大きいほど、僅かな入力の変化に対しても駆動周波数の変化が大きくなる。
【００４８】
図６では、各フィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３の寄与率ｍを「×ｍ」として模式的に示しており、例えば、時定数の大きいフィードバック系ＦＢ３の寄与率を１倍とすると、時定数の小さいフィードバック系ＦＢ２の寄与率は２倍、時定数のさらに小さいフィードバック系ＦＢ１の寄与率は３倍というように設定する。寄与率の具体的な数値はこれに限定されるものではないが、要するに、時定数の大きいフィードバック系よりも時定数の小さいフィードバック系の方が寄与率が大きく設定されている。
【００４９】
これにより、すばやい反応を求められる時定数の小さいフィードバック系の動作時には、駆動周波数を変化させる割合を増大することができ、より小さな印加ストレスの増大に対してそれを抑制するように対応することが可能となる無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
【００５０】
なお、検出手段６は、図１に示すようにスイッチング回路１０のスイッチング素子Ｑ２に流れる電流を検出しても良いし、図２または図４に示すように誘導コイル２に流れる電流を検出しても良いし、図３に示すようにインダクタＬ１の電圧を検出しても良いし、図５に示すように誘導コイル２に印加される電圧を検出しても良い。以下の各実施例においても検出手段６は、スイッチング回路１０または共振回路１１または誘導コイル２の電圧又は電流のいずれを検出しても良く、検出箇所や検出方法は問わない。また、図１〜図５の各回路においても、検出手段６の構成は例示に過ぎず、図示された構成に限定されるものではない。
【実施例６】
【００５１】
図７に本発明の実施例６を示す。本実施例は、請求項７の構成に対応するものであり、前記制御回路８に、第１から第３になるにしたがって時定数が大きくなるフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３を有し、これらＦＢ１〜ＦＢ３のいずれかのフィードバック系を選択する選択手段９として、フィードバック系の寄与率を変化させる手段を設けたものである。
【００５２】
ここで寄与率とは、前記検出手段６と前記指示値発生手段７の出力値に応じて前記駆動回路５のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動周波数を変化させる際に、それぞれのフィードバック系がある入力を得たときに結果として駆動周波数を変化させる割合を示す。
【００５３】
図７では、各フィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３の寄与率を模式的に示しており、例えば、時定数の大きいフィードバック系ＦＢ３の寄与率をｍ３倍とすると、時定数の小さいフィードバック系ＦＢ２の寄与率はｍ２倍、時定数のさらに小さいフィードバック系ＦＢ１の寄与率はｍ１倍というように設定する。
【００５４】
それぞれのフィードバック系ＦＢ１〜ＦＢ３の寄与率ｍ１〜ｍ３を変化させることでフィードバック系の実質的な選択を行うことができる。すなわち、あるフィードバック系の寄与率を大きくすることで、系全体のフィードバックの時定数が、実質的にそのフィードバック系の時定数に近づくので、時定数の異なるフィードバック系を切り替えたのと同様な効果が得られる。また、スイッチング素子などによってフィードバック系を切り替える必要が無くなり、切り替えの際の不連続な制御による波形の乱れを防止することが出来、安定性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
【実施例７】
【００５５】
図８に本発明の実施例７を示す。本実施例は、実施例６をさらに具体化したものであり、第１のフィードバック系ＦＢ１として抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＺＤ１の直列回路、第２のフィードバック系ＦＢ２として抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ２の直列回路、第３のフィードバック系ＦＢ３として抵抗Ｒ３とツェナーダイオードＺＤ３の直列回路を備え、これらを並列に接続することで、選択手段９を構成している。
【００５６】
ここで、ツェナーダイオードＺＤ１、ＺＤ２、ＺＤ３のツェナー電圧は、ＶＺＤ１＜ＶＺＤ２＜ＶＺＤ３の順に大きくなっており、前記選択手段９は、誘導コイル印加電圧が低いときには第１のフィードバック系ＦＢ１を選択し、誘導コイル印加電圧が高いときには第２のフィードバック系ＦＢ２を選択し、印加電圧がさらに高くなると第３のフィードバック系ＦＢ３を選択する。
【００５７】
また、第１のフィードバック系ＦＢ１の抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１、第２のフィードバック系ＦＢ２の抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ２、第３のフィードバック系ＦＢ３の抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３の関係を、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となるようにしている。
【００５８】
これにより、誘導コイル印加電圧が低い場合には、第１のフィードバック系ＦＢ１が選択され、全体の時定数は大きな値になる。誘導コイル印加電圧が上昇すると、第２のフィードバック系ＦＢ２のツェナーダイオードＤ２のツェナー電圧を超え抵抗Ｒ２を通じて電流が流れ、全体の時定数は低下し、応答性が早くなる。誘導コイル印加電圧がさらに上昇すると、第３のフィードバック系ＦＢ３のツェナーダイオードＺＤ３のツェナー電圧を超え抵抗Ｒ３を通じて電流が流れ、全体の時定数はさらに低下し、応答性はさらに早くなる。安定点灯時において、第１のフィードバック系ＦＢ１の寄与率は第２のフィードバック系ＦＢ２の寄与率より小さく、第２のフィードバック系ＦＢ２の寄与率は第３のフィードバック系ＦＢ３の寄与率より小さい。
【００５９】
本実施例では、検出手段６として、図５に示すように、誘導コイル２にコンデンサＣ２１、Ｃ２２の直列回路を並列接続して、実質的に誘導コイル印加電圧を分圧した電圧を検出する構成を用いることが好ましいが、誘導コイル印加電圧を反映できる検出値であれば他の箇所の電圧又は電流を検出しても良い。
【００６０】
本実施例の構成によれば、簡単な回路構成でありながら、誘導コイルの印加電圧に応じてフィードバック系の時定数を切り替えることができ、誘導コイル印加電圧が低い場合には、無電極放電灯点灯装置の回路素子などの電流・電圧の印加ストレスに余裕のあるから、フィードバック系の時定数を大きくして、より安定性を重視した制御を行うことで誘導コイル印加電圧を滑らかに変化させることができる。また、誘導コイル印加電圧が高い場合には、回路素子などの電流・電圧の印加ストレスに余裕が小さくなるから、応答速度を高め、小さな誘導コイル印加電圧上昇の兆候を捕らえてそれを抑制し、電流・電圧の印加ストレスの増大を低減することが可能となる。これにより、無電極放電灯点灯装置の回路素子に印加されるストレスを低減することが可能となるので、素子耐性を低減し、安価で小型な無電極放電灯点灯装置を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、高効率でランプ交換頻度の少ない長寿命の照明装置として、例えば、屋外や高所の照明装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の基本構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施例１の回路図である。
【図３】本発明の実施例２の回路図である。
【図４】本発明の実施例３の回路図である。
【図５】本発明の実施例４の回路図である。
【図６】本発明の実施例５の回路図である。
【図７】本発明の実施例６の回路図である。
【図８】本発明の実施例７の回路図である。
【図９】本発明の無放電放電灯点灯装置に用いる無電極放電ランプの構造を例示する断面図である。
【図１０】本発明の無電極放電灯点灯装置を用いた照明装置の構造を例示する断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  無電極放電ランプ
２  誘導コイル
３  電力変換回路
４  電源回路
５  駆動回路
６  検出手段
７  指示値発生手段
８  制御回路
９  選択手段
ＦＢｎ  フィードバック系
【図１】
2005135620.tif 000003
【図２】
2005135620.tif 000004
【図３】
2005135620.tif 000005
【図４】
2005135620.tif 000006
【図５】
2005135620.tif 000007
【図６】
2005135620.tif 000008
【図７】
2005135620.tif 000009
【図８】
2005135620.tif 000010
【図９】
2005135620.tif 000011
【図１０】
2005135620.tif 000012